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玻璃幕墻的遮陽設計
來源: | 作者:bjddzy | 發布時間: 2018-01-22 | 3196 次瀏覽 | 分享到:
 一.前言
  玻璃幕墻是現代高檔建筑較多采用的外圍護結構,是建筑物熱交換、熱傳導最活躍、最敏感的部位,是傳統墻體失熱損失的5~6倍,幕墻能耗約占整個建筑能耗的40%左右,故幕墻的節能有極其重要的地位。20世紀,世界建筑科學技術突飛猛進,房屋建筑快速發展,各發達國家建筑圍護結構的保溫隔熱和氣密性能有了很大提高,采暖、空調和照明的設備與技術日益進步,人們能夠在更為優裕和舒適的室內環境中生活與工作,人類建筑文明取得了前所未有的成就。
  二.玻璃幕墻遮陽設計的必要性
  人們正面對著資源枯竭、環境惡化、生態破壞等一系列問題。據統計,在發展中國家,建筑能耗占總能耗的27.6%,隨著經濟的發展和人民生活水平的不斷提高,這個比例會不斷增長。強調低污染、低耗能的綠色環保建筑應順應時代的要求,我國頌布了一系列法規和政策對建筑節能和使用資源做出了規定。玻璃幕墻遮陽設計是十分必要。建筑外圍結構的節能設計,由開窗、遮陽到隔熱材料等因素環環相扣,這些因素影響建筑物的耗能。主要因素有:
  1、窗墻開窗率是影響外墻節能的最重要因素之一,減少窗口面積率也是降低能源重要的手段之一,但考慮到確保有充足的自然采光,以免會產生心理的封閉感。但對玻璃幕墻透明效果的追求,可以通過減少窗口面積或提高遮光來滿足能源需求。
  2、外遮陽和玻璃遮蔽是影響外墻節能的第二重要因素,玻璃材料和外部遮陽效果可能會受屏蔽率大小的影響,但安裝遮陽板后效果比較明顯。玻璃材料可以選擇反射性玻璃,高反射率玻璃和吸熱玻璃(但反射率反光太多會造成眩光污染)。
  3、建筑朝向是影響外墻節能設計的第三要素(總體比例占12%)。大面積的玻璃幕墻應避免東照西曬。建筑應朝北南方向配置。
  三.提高玻璃幕墻隔熱保溫性能的主要措施
  在中國,隨著市場經濟的發展,建筑節能是經濟和可持續發展的迫切需要,選擇節約性能源,建設和設計單位的環保意識也在不斷提高,對節能玻璃幕墻已提出新的要求,目前提高玻璃幕墻墻體保溫隔熱性能的主要措施有:
  1、采用鍍膜玻璃,低輻射玻璃,熱反射玻璃,中空玻璃等玻璃加工技術來減少太陽直接輻射玻璃。
  2、選擇鋁塑復合材料,隔熱型材耐高溫材料。
  3、在玻璃內部設遮陽帳幕,目前,有很多玻璃幕墻做外墻的建筑, 設計者在設計之初并沒有去考慮遮陽的問題, 而將這部分給專門的遮陽設計公司來做。通常是在建筑物內部置遮陽帳幕,為配合建筑本身, 帳幕的形式也多種多樣。如上海大劇院, 一般情況下是一個透明的玻璃盒子, 到了夏季里面掛上了垂直的帳幕, 把里面擋的嚴嚴實實,因為會用空調, 玻璃表面有一層霧氣。這說明是在建筑內部設帳幕的緣故造成的,遮陽效果不是很好。還有許多建筑設計之初并沒有去考慮遮陽的問題, 在使用時會采用掛遮陽窗簾的方式來進行遮陽, 這種辦法方便簡單, 但遮陽效果不好, 也不利于節能。
  雖然上述保溫措施比較簡單,但玻璃幕墻結構傳熱會大大降低。因此節能措施在現階段的建筑中得到廣泛的應用。雖然保溫和節能玻璃幕墻建筑采用遮陽措施也能達到節能效果,但在現階段,各方尚未引起足夠重視。設計不良的空調玻璃幕墻建筑的能源消耗比較大,可能是普通混凝土建筑外墻的四倍。玻璃幕墻有五十多年的使用壽命,當然,節能效果比空調,冰箱,鍋爐等的使用壽命要短。因此,節能玻璃幕墻建筑要比任何其他建筑節能都重要。玻璃幕墻的遮陽技術也是發展建筑節能最有前途的工具之一。根據建筑設計的要求,建筑物應當具備以下條件(高樓標準房)的遮陽措施:
  (一)室內溫度應高于29℃;(二)太陽輻射強度應大于240000卡/米;(三)陽光室內的深度應大于0.5米;(四)應超過一小時的室內陽光照射。
  因此,遮陽措施不僅是節能玻璃幕墻的設計架構的必要手段,也是設計玻璃幕墻建筑的必要手段。
  四.遮陽設計的作用與效果 
  玻璃幕墻由玻璃和金屬結構組成,玻璃的表面耐熱性好,傳熱系數高,所以對室內溫度有很大的影響,在夏季,陽光可以透過玻璃進入室內,是室內過熱的主要原因之一。特別是在熱帶地區,如果照射人體會覺得熱。設置玻璃幕墻遮陽系統,可以最大限度地減少陽光照射,以避免室內過熱,也是熱帶區域的建筑防熱的主要措施之一。將有以下作用:
  1、遮光對太陽輻射的影響。外圍結構的隔熱性能受多種因素的影響,其中影響最大的是遮陽系數。在一般情況下,遮陽系數受到材料特性和環境的影響。遮陽系數是透過有遮陽措施的圍護結構和沒有遮陽措施的圍護結構的太陽輻射熱量的比值。遮陽系數愈小,從縫隙中的太陽輻射熱量會變得盡可能小,這是熱效應。因此,阻止了太陽輻射熱的熱量,玻璃幕墻的遮陽措施效果也很明顯。
  2、遮光對室內溫度的影響。遮陽是防止室內溫度明顯上升,通過對房間的實驗得出:在關閉窗口的情況下,有陽光與沒有陽光相比,房間溫度最大差值高達2℃,平均差1.4℃。有遮陽時,房間溫度波幅值較小,室溫出現最大值的時間延遲,室內溫度均勻。因此,空調房間的遮陽可以減少空調冷負荷,所以對空調建筑來說,遮陽是節能的主要措施之一。
  3、遮光對照明的影響。從照明的角度來看,遮陽措施將防止陽光直射,以防止眩光,使室內分布更均勻,有助于人們的視覺。對于周圍環境,遮陽可以分散玻璃幕墻的反射光,以避免大面積的玻璃反射造成的光污染。由于遮陽措施擋光的效果下,這將減少室內照明,這在陰雨天更不利。因此,遮陽系統在設計時應當充分考慮,盡可能滿足室內采光的要求。
  4、遮蔭對建筑物的外觀的影響。大多數人認為,玻璃幕墻的設計是平的,無法設計外遮陽,但在許多情況下,我們可以找到金屬板輕量化的設計,采用形式優美的遮陽金屬玻璃幕墻,成為建筑有趣的一部分。在玻璃幕墻遮陽系統的燈光效果下,反映出現代建筑藝術美學。因此,在歐洲建筑行業,外遮陽系統作為一種立面元素而使用,甚至稱為雙層幕墻形式。一層是建筑立面,另一是立面遮陽。這不僅是建筑物立面的時尚需求,而且是新的建筑節能的現代建筑形式和享受自然的需求。
  5、遮光對房間通風的影響。對打開的窗口進行通風,如果結構為遮陽設施,室內風速會降低22-47 %。一塊玻璃表面,熱空氣上升的散熱不良,應重視在太陽的結構設計。
   五.結束語
  在節能問題日益受到重視的今天, 玻璃幕墻的設計首先應該考慮遮陽設計。玻璃幕墻的遮陽系統設計的好壞, 不僅影響建筑本身的使用, 也影響建筑物的外觀。因此建筑師在建筑設計的同時應充分考慮遮陽的設計, 讓遮陽設施成為建筑不可分割的一部分, 而不僅僅將其作為一個遮陽的附屬物, 或者是一個裝飾構件。目前, 許多幕墻公司也在積極與建筑師合作, 進行遮陽方面的研究, 以促進玻璃幕墻向更好的方面發展。
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